Новая технология приготовления ацидофильной закваски с улучшенными биотехнологическими свойствами

Многовековой опыт хлебопечения в России показал эффективность применения технологий приготовления теста на заквасках – мучных полуфабрикатах с кислотообразующей и газообразующей способностью [1, 2, 3]. Ацидофильная закваска представляет собой смесь специально селекционированных и подобранных в определенных пропорциях штаммов дрожжей и молочно-кислых бактерий, выращенных на осахаренной мучной заварке [4, 5].

Основным источником питательных веществ для жизнедеятельности бродильной микрофлоры пшеничной закваски является пшеничная мука. Известно, что дрожжевые грибы и молочнокислые бактерии наиболее активно усваивают сахаросодержащие субстраты. Кроме того, они остро нуждаются в азотистом питании, витаминах и стимуляторах роста [6]. Активная бродильная микрофлора закваски на питательной среде, в состав которой входит только пшеничная мука, не может быть в полной мере обеспечена всеми необходимыми питательными веществами. Поэтому для обогащения питательной среды и повышения бродильной активности микрофлоры закваски, а также улучшения её биотехнологических свойств в качестве дополнительного питания была использована ячменная мука.

Выбор в качестве рецептурного компонента ячменной муки обусловлен тем, что в ней содержится большое количество белков, крахмала, моно- и дисахаридов, пищевых волокон и минеральных веществ: 208мг % калия, 80 мг% кальция, 50 мг% магния, 1,8 мг % железа. Из витаминов в ячменной муке содержится ниацин в количестве 4,7 мг % и витамин РР – 2,7 мг % [7].

Цель и задачи исследования: разработать технологию приготовления ацидофильной закваски с улучшенными биотехнологическими свойствами. Исследовать влияние состава предлагаемой питательной смеси на основные процессы жизнедеятельности микроорганизмов и параметров питательной смеси на процессы кислото- и газообразования в тесте.

Материалы и методы исследования

Для разработки технологии приготовления ацидофильной закваски с улучшенными биотехнологическими свойствами использовали следующие штаммы чистых культур микроорганизмов:

• -    дрожжи: Saccharomyces cerevisiae – штамм Р – 17;

• -    молочнокислые бактерии (МКБ): Lactobacillus acidophilus – 146.

Разводочный цикл состоял из последовательных стадий выращивания чистых культур микроорганизмов на осахаренной мучной заварке с постепенным увеличением ее объёма [9].

Для приготовления заварки использовали смесь муки пшеничной высшего сорта и ячменной муки (в количестве 5 % – 10 % от массы муки в тесте), которую при перемешивании заваривали горячей водой (соотношение мука : вода = 1 : 3) с температурой от 85°С до 90°С и охлаждали до 50°С – 65°С. После охлаждения заварки до 50°С – 65°С вносили в нее ферментный препарат, после чего заварку подвергали осахариванию при температуре 50°С – 65°С в течение от 1,5 до 2,0 ч.

Расход сырья и параметры приготовления осахаренной заварки для разводочного цикла приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Расход сырья и параметры приготовления осахаренной заварки для разводочного цикла

Наименование сырья и параметров	Расход сырья и режимы приготовления заварки (1:3) для стадий разводочного цикла
Смесь муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта и ячменной, г	1	2	3	4	5
	25	25	50	100	180
Вода питьевая, мл	75	75	150	300	540
Фунгамил 2500, % к массе муки	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005
Общий объем заварки, г	100	100	200	400	720
Температура осахаривания, °С	50-55	50-55	50-55	50-55	50-55
Продолжительность осахаривания, ч	1,5-2,0	1,5-2,0	1,5-2,0	1,5-2,0	1,5-2,0

В разводочном цикле использовали заквасочные культуры в сухом виде. Расход сырья и режим приготовления пшеничной ацидофильной закваски по разведочному циклу с использованием сухих культур микроорганизмов приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Расход сырья и режим приготовления пшеничной ацидофильной закваски по разводочному циклу с использованием сухих культур микроорганизмов

Наименование сырья,параметров и показателей процесса	Фазы разводочног о цикл а
	1	2	3	4	5
Сухая смесь чистых культур микроорганизмов, г	1	-	-	-	-
Осахаренная мучная заварка, г	10	10	20	40	720
Закваска предыдущей фазы, г	-	11	21	41	81
Общий объем, г	110	21	41	81	800
Температура заквашивания, °С	30-32	30-32	30	30	30
Продолжительность заквашивания, ч	7-9
Подъёмная сила, мин	20-25

I стадия. Для приготовления пшеничной ацидофильной закваски 1 г сухого биопрепарата вносили в 10 г осахаренной и охлажденной до 30-32°С мучной заварки, перемешивали, выдерживали 16-18 ч при температуре 30-32°С до кислотности 7-9 град.

II стадия. К полученной на I стадии ацидофильной закваске (11 г) добавляли 10 г охлажденной до 30 °С – 32 °С осахаренной мучной заварки, смесь тщательно перемешивали и выдерживали при температуре 30-32 °С в течение 8-10 ч до конечной кислотности 7-9 град. и достижения подъёмной силы – 20-25 мин.

• III    стадия. К 21 г ацидофильной закваски прибавляли 20 г охлажденной до 30-32°С осахаренной мучной заварки, перемешивали, выдерживали при температуре 30-32°С в течение 6-8 ч до кислотности 7-9 град. и достижения подъёмной силы – 20-25 мин.

• IV    стадия. К 41 г ацидофильной закваски прибавляли 40 г охлажденной до 30-32°С осахаренной мучной заварки, перемешивали, выдерживали 6-8 ч при температуре

30°С до конечной кислотности 7-9 град. и достижения подъёмной силы – 20-25 мин.

• V    стадия. 81 г ацидофильной закваски предыдущей стадии приготовления тщательно смешивали с 720 г охлажденной до 30-32°С осахаренной мучной заваркой и выдерживали при температуре 30°С в течение 16-18 ч.

Полученные на этой стадии 800 г ацидофильной закваски использовали в производственном цикле.

Определение бродильной активности полуфабрикатов проводили по методу всплытия шарика. Замешивали тесто из полуфабриката и пшеничной муки. Из теста формовали два шарика, опускали их в стакан вместимостью 200-250 см3 с водой температурой 32°С, стакан помещали в термостат. Время (мин) с момента опускания шарика до всплытия характеризует бродильную активность полуфабриката [10].

Титруемую кислотность полуфабрикатов определяли методом титрования по методике, приведенной в [10].

Для исследования влияния ячменной муки на количественный состав микрофлоры производили подсчет общего количества дрожжей и молочнокислых бактерий чашечным методом Коха после освежения (внесения питательной смеси) и через три часа брожения заквасок [11].

Результаты и их обсуждение

Производственный цикл приготовления ацидофильной закваски заключался в следующем.

Ацидофильную закваску, выведенную по разводочному циклу, накапливали до нужного количества и далее поддерживали в производственном цикле путем освежений с последующим выбраживанием до накопления требуемой кислотности.

Закваски вели в три стадии [9].

I стадия. Производственный цикл начинали с внесения 80 г ацидофильной закваски, полученной по разводочному циклу, в ёмкость для брожения закваски, куда также добавляли 420 г охлажденной до температуры 30-32°С осахаренной мучной заварки. Смесь перемешивали и выдерживали в течение 16-18 ч до конечной кислотности 7-9 град. и достижения подъёмной силы – 20-25 мин.

II стадия. Далее к полученному объёму закваски (500 г) добавляли 500 г охлаж- денной до температуры 30-32°С осахаренной мучной заварки.

Заквашивали в течение 6-8 ч до кислотности 7-9 град. и достижения подъёмной силы 20-25 мин.

III стадия. К полученной закваске (1000 г) добавляли 1000 г охлажденной до 30-32°С осахаренной мучной заварки, перемешивали и выдерживали в течение 6-8 ч. Показатели полученной на этом этапе ацидофильной закваски: кислотность – 7-9 град, подъёмная сила – 20-25 мин. После накопления необходимого количества производственной закваски часть её использовали на возобновление, остальную – на замес теста.

«Освежение» закваски осуществляли один раз в сутки: на замес теста отбирали 90 % массы готовой закваски, а оставшуюся часть использовали для приготовления новой производственной закваски при соотношении закваска : заварка 1:10.

При перерывах в работе до 48 ч закваску сохраняли в охлажденном виде при температуре не ниже +6 – +8°С.

Внешний вид ацидофильной закваски без внесения добавок (образец под № 2) и ацидофильной закваски с внесением на стадии приготовления заварки ячменной муки (образец под № 1) представлен на рис. 1.

Рисунок. 1 – Внешний вид ацидофильной закваски без внесения добавок (образец под № 2) и ацидофильной закваски с внесением на стадии приготовления заварки ячменной муки (образец под № 1)

На первом этапе исследовали зависимость подъемной силы закваски от длительности брожения при различных дозировках ячменной муки

Результаты исследований влияния ячменной муки на бродильную активность дрожжей представлены на рис. 2.

Из представленных на рис. 2 данных видно, что внесение ячменной муки приводит к улучшению подъемной силы в опыт- ных образцах по сравнению с контрольными. Установлено, что при дозировке ячменной муки 5 % - 10 % к массе муки в тесте уже через 6 часов брожения была достигнута требуемая подъемная сила, в то время как у контрольного образца данный показатель превышал необходимое значение. Это создает возможность сокращения длительности брожения закваски.

Рисунок 2 – Влияние различных дозировок ячменной муки и длительности брожения ацидофильной закваски на ее подъемную силу

Дозировка ячменной муки

Из представленных на рис. 2 данных видно, что внесение ячменной муки приводит к улучшению подъемной силы в опытных образцах по сравнению с контрольными. Установлено, что при дозировке ячменной муки 5 % - 10 % к массе муки в тесте уже через 6 часов брожения была достигнута требуемая подъемная сила, в то время как у контрольного образца данный показатель превышал необходимое значение. Это создает возможность сокращения длительности брожения закваски.

Интенсивность кислотонакопления является важным показателем качества заквасок, так как от него зависит динамика ведения технологического процесса. Кроме того, накопление органических кислот в процессе брожения является одним из основных параметров, дающих представление об активности молочнокислых бактерий [8,11].

На втором этапе исследовали зависимость титруемой кислотности закваски от добавления различных дозировок ячменной муки и от длительности брожения. Закваску исследовали через каждые 60 мин после замеса. Общая продолжительность данной стадии составляла 480 мин, что соответствует стандартному времени получения ацидофильной закваски при производстве пшеничного хлеба.

Результаты исследований влияния ячменной муки на активность молочнокислых бактерий представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Влияние продолжительности брожения ацидофильной закваски с различными дозировками ячменной муки на ее титруемую кислотность

Продолжитель ность брожения, мин	Кислотность, град
	Дозировка ячменной муки к массе пшеничной муки, %
	0	5	10	15	20
300	5,7	6,0	6,6	6,9	5,9
360	6,5	7,4	8,0	10,0	6,9
420	7,8	8,1	8,6	11,3	8,0
480	8,5	8,9	9,4	12,5	8,7

Из приведенных данных видно, что внесение ячменной муки при приготовлении осахаренной заварки для разводочного цикла закваски приводит к ускорению кислото-накопления. Наилучший результат наблю- дался при внесении ячменной муки в количестве 5 % – 10 % от массы муки в тесте.

Было установлено, что при данных дозировках ячменной муки уже через 6 ч брожения закваски ее титруемая кислотность увеличива- лась до 7,4-8,0 град (необходимое значение для приготовления теста), тогда как кислотность контрольного образца за то же время составляла лишь 6,5 град. Дальнейшее увеличение дозировки ячменной муки до 20 % к массе муки снижает кислотонакопление в закваске.

Возможно, благоприятный состав питательной среды обусловил повышение активности бактериальной микрофлоры в вариантах с оптимальной дозировкой, что способствовало увеличению кислотности по сравнению с контрольным образцом.

Таким образом, рациональными дозировками ячменной муки на стадии приготовления закваски являются дозировки 5 % и 10 % к массе муки в тесте.

Исследована возможность роста культуры L.acidophilus на различных мучных средах. Путем микроскопирования и подсчета количества клеток был выявлен значительный рост штаммов молочнокислых бактерий на среде с добавлением ячменной муки. Результаты исследований представлены на рис. 3.

Фазы разводочного цикла

Рисунок. 3 – Рост Lactobacillus acidophilus в ацидофильной закваске (1 – пшеничной) (2 – с добавлением 5% -10% ячменной муки)

Заключение

Повышение биотехнологической активности дрожжей и молочнокислых бактерий в образце с внесением 5% - 10% ячменной муки показало, что данная дозировка обеспечивает симбиотическое развитие как дрожжевой, так и молочнокислой микрофлоры [12]. Это обусловлено внесением с ячменной мукой дополнительного количества легкоусвояемых питательных веществ: белков, углеводов, макро- и микроэлементов, витаминов, являющихся необходимыми факторами роста дрожжей и молочнокислых бактерий. При этом улучшение биотехнологических показателей закваски с внесением 5 % – 10 % ячменной муки сопровождается сокращением периода ее созревания на 60-120 мин.

Проведенные исследования позволили разработать новую технологию приготовления ацидофильной закваски с использованием ячменной муки, которая обогащает аминокислотный и витаминный состав пита- тельного субстрата и позволяет не только интенсифицировать процесс приготовления закваски, но и улучшить её биотехнологические свойства.